哈工大“种”出 1 克拉钻石送新人，来自甲烷与氢气的“硬核浪漫”

IT之家 5 月 31 日消息，据新华社，哈尔滨工业大学 5 月 31 日在校内国际校园草坪上举办了第十一届博士生集体婚礼，187 对新人携手参加了这场仪式。自 2013 年首届以来，该校博士生集体婚礼已连续举办多届，成为一项颇具特色的校园传统活动。据介绍，从两年前开始，每对新人在婚礼上都会收到一枚来自母校的“硬核”礼物 —— 镶嵌有实验室培育钻石的婚戒。今年，这枚钻石的规格足足达到了 1 克拉。这些钻石产自哈尔滨工业大学航天学院红外薄膜与晶体团队的实验室。该团队由朱嘉琦教授带领，历经多年技术攻关，自主研制出大功率微波等离子体化学气相沉积生长装备，并开发出高效高品质金刚石单晶生长技术。IT之家从官方获悉，这一技术的核心路径被称为化学气相沉积法。在实验室环境中，甲烷与氢气混合后通入反应腔，形成类似“营养液”的气体环境；随后通过微波等离子体激发，将气体分子解离为活性原子基团，碳原子便开始在预先放置的种晶表面逐层有序堆叠。随着时间推移，这些碳原子会“长成”纯净的金刚石单晶，经切割、打磨与镶嵌后方成钻戒上的璀璨焦点。整个生长过程的高度受控，使得实验室培育钻石的生长速度与天然钻石截然不同。朱嘉琦教授介绍，高品质金刚石在大面积上生长的一般速度为每小时几微米至几十微米，这与天然钻石在地下历经上亿年高温高压形成的过程形成鲜明对比。不过，从实验室角度来看，数天之内即可完成从“种子”到 1 克拉成品的培育。哈工大在人工晶体培育领域其实早有布局。早在 2004 年，该校就曾制备出直径 29 厘米、重达 30 公斤的蓝宝石单晶，为当时国内同类晶体之最。近年来，朱嘉琦团队进一步开发出系列高导热金刚石复合材料，并自主构建起红外透明光电子学。其研究成果获国家技术发明奖二等奖，多项技术已实现产业化落地。就微观性能而言，团队制备的金刚石产品热导率已突破 2400 瓦每米开尔文（W/m·K），处于国际先进水平。朱嘉琦教授表示，相较于天然生成的金刚石，实验室培育的晶粒尺寸更大、品类也更齐全。从更广泛的工程应用来看，这类高品质金刚石材料并非仅局限于婚戒镶嵌。据介绍，金刚石单晶具有优异的电学和热学性能，可被用于制造金刚石电池、量子传感器，以及解决高功率芯片散热等前沿技术领域，应用前景颇为广阔。2023 年度国家技术发明奖二等奖项目 ——“大尺寸高品质 MPCVD 金刚石单晶生长、应用及其装备技术”—— 也正由朱嘉琦教授团队牵头完成，进一步印证了该技术在国民经济与尖端科研层面的重要价值。